發(fā)布時間：2016-11-17 00:27

  本文關鍵詞：降雨入滲—重分布下土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《浙江大學》 2015年

降雨入滲—重分布下土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性研究

豆紅強  

【摘要】：準確預測預報滑坡和減少滑坡的危害一直是世界各國政府所關心的重要議題,其中降雨誘發(fā)滑坡的穩(wěn)定分析更是滑坡研究中的熱點問題。國內(nèi)外眾多學者已對降雨誘發(fā)滑坡這一現(xiàn)象開展了大量而有益的探索,并取得了實質(zhì)性進展。但目前有關降雨誘發(fā)滑坡的研究大多集中在探討降雨期間邊坡的穩(wěn)定性,且多采用確定性分析方法來評估其穩(wěn)定性而忽略土體參數(shù)的自身變異特性。為此本文在現(xiàn)有研究成果的基礎上,針對土質(zhì)邊坡分別從物理入滲模型和數(shù)值模型兩個方面開展了雨水入滲-重分布條件下邊坡穩(wěn)定性的研究工作,并著重探討了飽和滲透系數(shù)變異性及其趨勢分量對邊坡破壞概率的影響。本文主要開展工作及其相應的研究成果如下： 1.基于經(jīng)典Green-Ampt入滲模型分別針對均質(zhì)土坡和雙層土坡建立了相應的雨水入滲-重分布統(tǒng)一模型,并采用SEEP/W數(shù)值模型驗證了該模型的合理性。計算結果表明：(1)原入滲雨水在基質(zhì)吸力和自身重力的雙重作用下繼續(xù)下滲,表現(xiàn)為濕潤鋒持續(xù)下移,坡體內(nèi)原濕潤區(qū)的體積含水率逐漸下降,但下降速率隨雨水重分布持時的增加而逐漸降低,并最終趨于穩(wěn)定。伴隨著濕潤鋒的下移,斜坡體內(nèi)深處的基質(zhì)吸力在雨水重分布階段繼續(xù)喪失,此即從雨水重分布的角度上闡釋了滑坡失穩(wěn)滯后性的原因；(2)雨后邊坡的穩(wěn)定性主要取決于前期累積入滲量和雨水重分布持時,且邊坡的安全系數(shù)隨前期累積入滲量和雨水重分布持時的增加而逐漸降低。相較而言,前期累積入滲量是決定雨水重分布階段邊坡穩(wěn)定性的最關鍵因素。 2.土體飽和滲透系數(shù)表現(xiàn)為天然的變異性且決定雨水入滲梯度,為此基于蒙特卡羅法提出了考慮土體飽和滲透系數(shù)變異性的邊坡概率分析框架。其中,基于Green-Ampt入滲模型定義了一個關于降雨強度、降雨持時的函數(shù)以實現(xiàn)降雨入滲過程中不同入滲邊界的轉換,以建立不同入滲邊界下相應的入滲控制方程,并結合無限長邊坡穩(wěn)定模型建立了解析形式的極限狀態(tài)函數(shù)。研究表明：(1)在常降雨條件下,邊坡破壞概率隨降雨持時的增加而增加,且存在一個臨界降雨持時區(qū)間使邊坡破壞概率驟然上升；同時,在降雨初期,飽和滲透系數(shù)變異性較小的邊坡表現(xiàn)為較小的破壞概率；隨著降雨的持續(xù),飽和滲透系數(shù)變異性較小的邊坡開始表現(xiàn)為較大的破壞概率。變異系數(shù)的大小并不影響滑坡最可能的發(fā)生時間,但滑坡最可能發(fā)生時間所對應的最大概率卻隨變異系數(shù)的增加而逐漸減�。�(2)隨著降雨強度的增加,邊坡的破壞概率呈上升趨勢,且滑坡最可能發(fā)生時間逐漸減小,但減速變緩,表明降雨強度直接決定滑坡的最可能發(fā)生時間；當降雨強度較低時,滑坡發(fā)生時間概率分布的有效區(qū)間相對較廣,表明邊坡在低雨強、長歷時的情況下更有可能發(fā)生滑坡破壞；(3)在給定降雨強度下,雨水重分布階段的邊坡破壞概率及其相應的滯后時長取決于前期降雨持時,并受變異系數(shù)大小的影響；(4)盡量避免采用平均安全系數(shù)來評價降雨誘發(fā)滑坡的穩(wěn)定性。 3.以FLAC為平臺,利用FISH語言基于局部平均法建立了表征土體飽和滲透系數(shù)均值沿深度遞減的一維非平穩(wěn)隨機場模型,并采用FLAC兩相流模塊模擬雨水的入滲過程,進而以蒙特卡羅法為框架,結合考慮正孔隙水壓力的廣義有效應力無限邊坡穩(wěn)定模型,探討了飽和滲透系數(shù)空間變異性及其趨勢分量在不同降雨時刻下對邊坡最危險滑裂面分布規(guī)律以及相應的邊坡破壞概率的影響。結果表明：(1)降雨誘發(fā)淺層風化滑坡的最危險滑裂面并非總位于濕潤鋒處,而是有可能發(fā)生坡底基巖處。隨著降雨持時的增加,邊坡最危險滑裂面發(fā)生在坡底基巖處的概率逐漸降低。但當降雨持續(xù)時間足夠大時,此時最危險滑裂面又必然發(fā)生在坡底；(2)飽和滲透系數(shù)趨勢分量的變化系數(shù)△k對邊坡臨界滑裂面的分布有重要影響,且忽略飽和滲透系數(shù)趨勢分量的影響將會低估邊坡的破壞概率,使邊坡設計趨于危險；(3)邊坡臨界滑裂面發(fā)生在坡底基巖處的概率隨飽和滲透系數(shù)變異系數(shù)和相關距離的增加而增加；一旦降雨持時足夠長,臨界滑裂面發(fā)生在坡底處的概率反而隨變異系數(shù)和相關距離的增加而降低。同時,相較于變異系數(shù),相關距離對邊坡臨界滑裂面的分布和邊坡破壞概率的影響并不顯著。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU43
【目錄】：

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